pengukuran coverage outdoor wireless lan dengan metode

TELKA, Vol.2, No.2, November 2016, pp. 82~93

ISSN (e): 2540-9123

ISSN (p): 2502-1982

82

Pengukuran Coverage Outdoor Wireless

LAN dengan Metode Visualisasi Di

Universitas Islam Negeri Sunan Gunung

Djati Bandung

Eki Ahmad Zaki Hamidi, Nanang Ismail, Ramadhan Syahyadin

Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati Bandung

Jl. AH. Nasution No. 105 Bandung

[email protected], [email protected], [email protected]

Abstrak – Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati Bandung merupakan salah satu instansi

pendidikan yang memanfaatkan wireless LAN sebagai media pembelajaran dan informasi, namun

banyaknya penggunaan frekuensi dan channel pada wireless LAN dapat menyebabkan overlap hingga

terjadi interferensi sinyal. Agar mendapatkan coverage jaringan yang baik pada perangkat outdoor

wireless LAN, diperlukan suatu perencanaan dalam penempatan posisi antena dan perhitungan Link

Budget yang terdiri dari free space loss, effective isotropically radiated power, received signal level dan

system operating margin. Selain itu perhitungan dilakukan secara simulasi dengan menggunakan

software Radio Mobile untuk melihat hasil coverage area secara visual. Pengukuran jaringan yang

dilakukan terdiri dari 1 antena Server dan 3 access point yang ditempatkan pada posisi yang telah

ditentukan berdasarkan kondisi eksisting. Hasil rancangan jaringan yang dianalisis menggunakan

perhitungan Link Budget secara teori maupun simulasi dengan nilai parameter System Operating

Margin (SOM) terbesar pada server sebesar 47,26 dB, sedangkan pada access point#1 46,26 dB, access

point#2 45,76 dB dan access point#3 39,5 dB dimana telah memenuhi batas perancangan sinyal yang

baik.

Kata kunci: Outdoor Wireless LAN, Coverage, Link Budget, Visualisasi, System Operating Margin

1. Pendahuluan

Jaringan Lokal tanpa kabel atau yang sering disebut dengan Wireless LAN adalah suatu

jaringan area lokal tanpa kabel dimana media transmisinya menggunakan frekuensi radio (RF)

dan infrared (IR), untuk memberi sebuah koneksi jaringan ke seluruh pengguna dalam area

disekitar. Jaringan Wireless LAN dapat dimanfaatkan sebagai media untuk menunjang

pembelajaran dilihat dari beberapa keunggulannya. Dengan membangun jaringan WLAN di

instansi pendidikan seperti Sekolah dan Universitas dapat memudahkan pelajar dalam mencari

informasi untuk bahan pembelajaran di kelasnya masing-masing. Meskipun hal tersebut sudah

dapat diimplementasikan akan tetapi, masih banyak prosedur proses penempatan posisi jaringan

Wireless LAN yang kurang diperhatikan dengan benar, terutama penempatan diluar bangunan

(Outdoor). Hal tersebut dapat berpengaruh pada kualitas jaringan yang dihasilkan [2].

Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati Bandung yang merupakan salah satu instansi

pendidikan, telah memanfaatkan jaringan WLAN sebagai sarana dalam menunjang media

pembelajaran mahasiswa. Namun banyaknya akses jaringan wireless yang terdapat di area

kampus UIN Sunan Gunung Djati Bandung dapat mempengaruhi kualitas jaringan,

penumpukan sinyal RF yang disebabkan oleh banyaknya sinyal radio yang dipancarkan pada

frekuensi dan channel yang sama akan mengakibatkan interferensi sinyal [5].

TELKA: Jurnal Telekomunikasi, Elektronika, Komputasi, dan Kontrol

ISSN (e): 2540-9123

ISSN (p): 2502-1982

83

Oleh karena itu pada penelitian kali ini akan dibuat suatu perencanaan dalam pembangunaan

jaringan Wireless Local Area Network (WLAN) di area luar (outdoor) UIN Sunan Gunung Djati

Bandung. Perancangan dilakukan dengan menggunakan metode visualisasi, sehingga hasil akhir

yang didapat berupa tampilan cakupan jaringan wireless LAN yang sudah dioptimasi. Visualiasi

cakupan jaringan dibuat dengan menggunakan software Radio Mobile, selain memuat tampilan

cakupan jaringan dan blank spot area pada aplikasi tersebut juga memuat parameter Link

Budget yang terdiri dari nilai free space loss (FSL), nilai Effective Isotropically Radiated Power

(EIRP), Received Signal Level (RSL) dan nilai System Operating Margin (SOM). Nilai

perhitungan berdasarkan simulasi tersebut dibandingkan dengan perhitungan Link Budget secara

teori dalam kondisi pada propagasi Line of Sight, dengan tujuan untuk menentukan rancangan

jaringan yang akan disimulasikan sesuai dengan perhitungan secara teori.

2. Landasan Teori

2.1. Wireless LAN

Jaringan lokal tanpa kabel atau WLAN adalah suatu jaringan area lokal tanpa kabel dimana

media transmisinya menggunakan frekuensi radio (RF) dan infrared (IR), untuk memberi

sebuah koneksi jaringan ke seluruh pengguna dalam area disekitarnya. WLAN menggunakan

teknologi frekuensi radio sebagai media penyimpanan data dan memiliki berbagai kemudahan

bagi pengguna penerapannya[1]. WLAN memiliki beberapa komponen dalam arsitektur

jaringannya yaitu access point dan wireless station/client. Federal Communications

Commission (FCC) mengatur penggunaan alat dari wireless LAN yang terdiri dari beberapa

standarisasi pada tabel dibawah:

Tabel 1. Standarisasi Wireless LAN [1]

2.2. Frekuensi Radio (RF)

Frekuensi Radio adalah sinyal arus berfrekuensi tinggi yang berubah-ubah yang melewati

konduktor tembaga yang panjang dan kemudian diradiasikan ke udara melalui sebuah

antenna[1]. Sinyal RF memiliki beberapa sifat dan parameter dalam prinsip kerjanya yang

merambat diudara, diantaranya yaitu:

1. Gain

Merupakan besarnya tingkat penguatan pada sinyal RF pada saat proses pengiriman dan

penerimaan. merupakan besarnya tingkat penguatan pada sinyal RF pada saat proses pengiriman

dan penerimaan[9].

2. Power Loss

Merupakan suatu tingkat dalam penurunan / kerusakan sinyal yang disebabkan oleh beberapa

faktor, seperti resistansi dari kabel dan konektor menyebabkan kerusakan karena perubahan

sinyal AC terlalu panas dan Impedance yang tidak seimbang pada kabel dan konektor dapat

mengakibatkan power direfleksikan kembali ke sumber, yang mana dapat menyebabkan

degradasi sinyal[2].

3. Interferensi

Ada beberapa jenis interferensi radio yang dapat muncul selama pemasangan WLAN.

Diantaranya interferensi narrowband, interferensi all-band, interferensi akibat pemakaian

channel yang sama atau channel yang bersebelahan[1].

Spesifikasi Kecepatan Frekuensi

Band

Cocok

dengan

802.11b 11 Mb/s ~2.4 GHz b

802.11a 54 Mb/s ~5 GHz a

802.11g 54 Mb/s ~2.4 GHz b, g

802.11n 100 Mb/s ~2.4 GHz b, g, n


ISSN (e): 2540-9123

ISSN (p): 2502-1982

84

2.3. Antena Wireless Outdoor

Antenna merupakan perangkat elektronik yang berperan sebagai media transmisi

nirkabel/wireless yang memanfaatkan udara/ruang bebas sebagai media penghantar. Terdapat

beberapa jenis antenna yang biasa digunakan pada jaringan wireless, jenis-jenis antenna tersebut

akan dijelaskan sesuai dengan bentuk dan cara kerja nya sesuai dengan jenis antenna yang

digunakan pada penelitian ini[6].

1. Antena Omnidirectional

Antenna omni meradiasikan sinyal ke segala arah dengan polarisasi pancarnya kearah

horizontal, akan tetapi menunjukan adanya direktivitas dalam arah vertikal, dengan

mengonsentrasikan energinya ke dalam bentuk kue donat. Bentuk fisik antenna omni dapat

dilihat pada gambar dibawah.

Gambar 1. Antena Omnidirectional[6]

2. Antena Sectoral

Antenna sectoral umum nya memiliki penguatan (Gain) yang lebih tinggi dari antenna omni

sekitar 10-19 dBi. Sangat baik untuk memberikan cakupan jaringan didaerah dalam jarak 6-8

km. Bila pada antenna omni radiasi sinyal dipancarkan ke segala arah maka pada antenna

sectoral pancaran radiasi sinyal dibatasi berdasarkan spesifikasi nya masing-masing, namun

yang sering digunakan radiasi pancaran sebesar 60o, 90o, dan 120o. Bentuk fisik antenna

sectoral dapat dilihat pada gambar dibawah.

Gambar 2. Antena Sectoral[6]

2.4. Link Budget

Link budget merupakan sebuah cara untuk menghitung mengenai semua parameter dalam

transmisi sinyal, mulai dari gain dan losses dari Tx sampai Rx melalui media transmisi. Untuk

menentukan kualitas daya pancar maupun daya terima pada jaringan wireless LAN, maka

digunakan perhitungan Link Budget pada jaringan wireless. Adapun parameter-parameter yang

berhubungan dengan Link Budget dalam merancang jaringan outdoor wireless terdiri dari[4].

1. Free Space Loss

FSL merupakan model propagasi yang digunakan dengan mengkondisikan transmitter dan

receiver berada pada lingkungan tanpa bangunan ataupun halangan lain yang dapat


ISSN (e): 2540-9123

ISSN (p): 2502-1982

85

menimbulkan difraksi, refraksi, antenna maupun blocking. Besar redaman ruang bebas secara

matematis dapat dihitung dengan menggunakan persamaan[6]:

Lfs = 32,45 + 20log d + 20 log f (1)

Keterangan:

Lfs = Free space loss (dB)

d = Jarak antara transmitter dan receiver (Km)

f = Frekuensi (MHz)

2. Effective Isotropically Radiated Power

Merupakan total energy yang dikeluarkan oleh sebuah antenna maupun access point. Pada

saat sebuah access point mengirim energinya ke antenna untuk dipancarkan, pengurangan besar

energy akan terjadi didalam kabel, secara matematis dinyatakan pada persamaan berikut[4]:

EIRP = PTx - LTx + GTx (2)

Keterangan:

EIRP = Effective Isotropic Radiated Power (dBm)

PTx = Daya pancar antenna pemancar

LTx = Loss kabel (cable loss) di antenna pemancar

3. Received Signal level

Merupakan suatu tingkat sinyal yang diterima di perangkat penerima dan nilainya harus

lebih besar dari sensitivitas perangkat penerima (Received Sensitivity). Agar nilai RSL dapat

lebih besar dari received Signal, diperlukan pemilihan yang tepat. Jika received Signal lebih

kecil nilainya dari sensitivitas penerima maka sinyal yang dipancarkan tidak dapat diterima

dengan baik oleh perangkat penerima. Adapun persamaan RSL adalah sebagai berikut:

RSL = EIRP - FSL + GRx – LRx (3)

Keterangan:

EIRP = Effective Isotropic Radiated Power (dBm)

RSL = Reicived Level Signal (dBm)

FSL = Free Space Loss (dB)

GTx = Gain Antenna sisi pengirim (dB)

LRx = Redaman saluran transmisi (dB)

4. System Operating Margin

Merupakan salah satu parameter pada perhitungan Link Budget yang paling penting, karena

yang akan menentukan sinyal tersebut dapat diakses ataupun tidak. Untuk mengalahkan efek

fading dan menghasilkan koneksi jaringan yang baik, setiap link gelombang mikro

membutuhkan ekstra sinyal diatas minimum threshold receiver yang disebut juga dengan SOM.

ada pun rumus perhitungannya sebagai berikut[4]:

SOM = RSL – Rx Sensitivity (4)

Keterangan:

RSL = Received Signal Level

Rx Sensitivity = Sensitivitas antenna penerima


ISSN (e): 2540-9123

ISSN (p): 2502-1982

86

2.5. Software Radio Mobile

Software Radio Mobile merupakan salah satu aplikasi simulator propagasi yang disediakan

gratis. Software ini Dilengkapi dengan peta digital dan Geographical Information System (GIS)

sehingga memungkinkan untuk melihat kontur tanah yang sesungguhnya dan SRTM (Space

Shuttle Radar Terrain Mapping Mission) merupakan sebuah aplikasi yang berfungsi untuk

mendapatkan peta digital dengan ketinggiannya. Sering digunakan untuk merancang sistem

komunikasi radio terutama untuk VHF (Very High Frequency) atau UHF (Ultra High

Frequency) maupun untuk frekuensi 2.4 GHz, 3.3 GHz, 5.8 GHz atau lebih. Software ini

beroperasi pada frekuensi 20MHz sampai 50 GHz[3].

Gambar 3. Tampilan Radio Mobile[7]

3. Perancangan Penelitian

Perancangan penelitian yang akan digunakan dalam penelitian ini diantaranya yaitu

pengumpulan data dengan metode studi literatur dan observasi, kemudian tahap berikutnya

identifikasi masalah hingga melakukan percobaan dengan menggunakan metode visualiasi

untuk mendapatkan data yang dianalisis hingga mendapatkan suatu kesimpulan. Adapun

tahapan dari proses penelitian ini dijabarkan pada diagram alir dibawah:

Gambar 4. Diagram Alir Metodologi Penelitian


ISSN (e): 2540-9123

ISSN (p): 2502-1982

87

3.1. Analisis Kebutuhan

Adapun data yang dibutuhkan yaitu:

1. Denah dan Titik koordinat obyek penelitian.

UIN Sunan Gunung Djati bandung merupakan sebuah instansi pendidikan yang beralamat

di Jalan A. Haji Nasution No. 105, Bandung, Jawa Barat 40614, yang berada pada titik

koordinat 6°55'53"S 107°43'2"E. Berikut adalah denah kampus UIN Sunan Gunung Djati

Bandung beserta keterangan tiap – tiap bangunan:

Gambar 5. Denah UIN Bandung

2. Spesifikasi Perangkat Jaringan (antenna / access point).

Pada penelitian perancangan simulasi jaringan wireless LAN ini akan dijabarkan

spesifikasi dan parameter dari jenis dan perangkat wireless yang akan digunakan terdapat pada

tabel dibawah:

Tabel 2. Nilai Spesifikasi Antena

Parameter Nilai Spesifikasi

Sectoral Omnidirectional

Transmit Power 21 dBm 20 dBm

Gain 15 dBi 12 dBi

Frekuensi 2400 MHz 2400 MHz

Rx Sensitivity -85 dBm -85 dBm

Sudut Pancar 120o 360o

3.2. Simulasi Radio Mobile

Hasil perhitungan antara Server sebagai antenna Tx dengan Access point#1 sebagai antenna

Rx, didapat parameter nilai Link Budget sebagai berikut:

Gambar 6. Simulasi Tx Server ke Rx Ap#1


ISSN (e): 2540-9123

ISSN (p): 2502-1982

88

Hasil perhitungan antara Server sebagai antenna Tx dengan Access point#2 sebagai antenna

Rx, didapat parameter nilai Link Budget sebagai berikut:


Pada hasil perhitungan antara Server sebagai antenna Tx dengan Access point#3 sebagai

antenna Rx, didapat parameter nilai Link Budget sebagai berikut:


Pada hasil perhitungan antara Access point#1 sebagai antenna Tx dengan Server sebagai


Gambar 9. Simulasi Tx Ap#1 ke Rx Server


ISSN (e): 2540-9123

ISSN (p): 2502-1982

89







4. Hasil dan Analisis

4.1. Perbandingan Link Budget

Hasil perhitungan Link Budget baik secara teori maupun dengan simulasi yang telah

didapatkan kemudian dibandingkan untuk mengetahui perbedaan nilai yang dihasilkan

berdasarkan dari parameter jaringan yang telah ditentukan. Adapun parameter perhitungan Link

Budget yang dibandingkan adalah sebagai berikut:


ISSN (e): 2540-9123

ISSN (p): 2502-1982

90

1. Free Space Loss

Tabel 3. Perbandingan Nilai FSL

Jarak (km) FSL (Perhitungan) dB FSL (Simulasi) dB

0,17 84,66 84,7

0,18 85,16 85,1

0,37 91,42 91,5

Perbedaan yang dihasilkan dari kedua perhitungan disebabkan oleh perhitungan yang

dihasilkan simulasi disertai dengan kontur tanah yang terdapat diseluruh area kampus UIN

Sunan Gunung Djati Bandung serta hasil perhitungan pada simulasi yang hanya satu bilangan

dibelakang koma sedangkan pada teori terdapat dua bilangan dibelakang koma.

2. Effective Isotropically Radiated Power

Tabel 4. Perhitungan Nilai EIRP

Berdasarkan data perbandingan perhitungan Effective Isotropically Radiated Power dapat

dilihat terdapat perbedaan nilai hasil perhitungan baik secara teori maupun simulasi, hal tersebut

disebabkan karena pada perhitungan EIRP secara simulasi menghasilkan nilai gain pada

antenna sectoral yang terhubung dengan access point#1 dan access point#2 berbeda sedangkan

pada access point#3 nilainya sesuai dengan yang telah ditentukan. Adapun untuk nilai EIRP

terbesar ada pada antenna Server dengan nilai sebesar 35,46 dBm dan nilai tersebut masih

dibawah batas penggunaan nilai EIRP maksimal.

3. Received Signal Level

Tabel 5. Perbandingan Nilai RSL

Receive Sensitivity (dBm) RSL (Teori) dBm RSL (Simulasi) dBm

Tx Server Rx Access Point#1 -37,74 -51,2



Tx Acess Point#1 Rx Server -31,46 -52,2



Pancaran Antenna

EIRP

(Perhitungan)

dBm

EIRP (Simulasi) dBm

Server ke Access Point#1 35,46 28,56



Access Point#1, Access

Point#2, Access Point#3 31,46 31,46


ISSN (e): 2540-9123

ISSN (p): 2502-1982

91

Berdasarkan data perbandingan perhitungan Received Signal Level dapat dilihat terdapat

beberapa perbedaan nilai yang dihasilkan. Perbedaan nilai terdapat di seluruh hasil perhitungan

baik secara teori maupun secara simulasi. Perbedaan hasil tersebut disebabkan karena

penggunaan nilai FSL dengan nilai EIRP mengalami perbedaan nilai, sehingga hasil

perhitungan pada Received Signal Level tentunya akan mengalami perbedaan nilai pula.

4. System Operating Margin

Tabel 6. Perbandingan Nilai SOM

Pancaran Antenna SOM

(Perhitungan) dB

SOM

(Simulasi)

dB




Access Point#1 ke Server 46,26 32,8



Perbedaan nilai terdapat di seluruh hasil perhitungan baik secara teori maupun secara

simulasi. Perbedaan hasil tersebut disebabkan karena penggunaan nilai RSL mengalami

perbedaan nilai, sehingga hasil perhitungan pada System Operating Margin tentunya akan

mengalami perbedaan nilai pula. Berdasarkan data perbandingan perhitungan System Operating

Margin baik pada perhitungan teori maupun simulasi nilai SOM berada diatas 20 dB yang

berarti kualitas perancangan sinyal sudah baik.

4.2. Visualisasi Coverage Jaringan

Pada tampilan coverage di software Radio Mobile terdapat beberapa symbol dan warna yang

memiliki fungsinya masing-masing berdasarkan dari rancangan yang telah dibangun dan obyek

penelitian. Pada coverage area yang telah ditampilkan, akan terlihat dengan penyebaran warna

merah yang berasal dari antenna server maupun ketiga access point.

Berdasarkan analisis coverage sebelumnya sudah dapat diketahui bahwa pada antenna server

jarak radius coverage sejauh 0,42 km dengan arah pancar menghadap ke access point#3,

sedangkan pada ketiga access point memiliki jarak radius coverage sejauh 0,12 km. Adapun

format tampilan coverage keseluruhan antenna yang ditampilkan di Google Earth sehingga

wilayah obyek penelitian dapat terlihat jelas dengan coverage area yang dihasilkan:

Gambar 12. Hasil Coverage Seluruh Antena


ISSN (e): 2540-9123

ISSN (p): 2502-1982

92

Berdasarkan tampilan coverage area pada antenna server diatas dapat dilihat terdapat

beberapa area luar bangunan yang ter-cover jaringan wireless LAN yang dihasilkan dari seluruh

antenna yang terhubung dengan jaringan outdoor wireless LAN hampir memenuhi seluruh area

kampus UIN Sunan Gunung Djati Bandung, hanya terdapat satu area terbuka strategis yang

tidak ter-cover yaitu pada area taman Rektorat.

5. Kesimpulan dan Saran

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengolahan data, perhitungan secara teori maupun secara simulasi serta

hasil analisis Link Budget pada perencanaan Outdoor Wireless LAN di kampus UIN Sunan

Gunung Djati Bandung dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Hasil visualisasi jaringan wireless LAN dengan coverage area pada kondisi LOS yang

ditampilkan mencapai radius pancaran dari server sebesar 0,43 km sedangkan dari access

point#1, access point#2 dan access point#3 sebesar 0,12 km.

2. Perhitungan Link Budget dalam kondisi LOS menunjukan beberapa hasil yang terdiri dari:

Semakin jauh jarak antar antenna pengirim (Tx) dengan antenna penerima (Rx) maka

nilai FSL semakin besar.

Nilai EIRP pada seluruh antenna sudah memenuhi batas nilai pemakaian pada

frekuensi 2,4 GHz baik pada ketiga access point maupun pada server.

Nilai RSL baik pada antenna server maupun pada ketiga access point lebih besar dari

nilai Rx Sensitivity nya.

Nilai SOM baik pada server maupun ketiga access point telah melebihi batas

perancangan sinyal sebesar 20 dB.

3. Hasil perhitungan pada simulasi Radio Mobile dengan perhitungan teori sebagian besar

berbeda, karena pada simulasi mem- pertimbangkan nilai kontur tanah dan arah antenna

yang akan mempengaruhi pola pancar sinyal, sedangkan pada teori hanya memuat

perhitungan dengan rumus yang telah ditentukan secara matematis.

5.2. Saran

Saran-saran yang dapat diberikan dengan harapan penelitian tersebut dapat ditingkatkan

kualitasnya terdiri dari:

1. Penggunaan software simulasi yang memperhitungkan efek multipath agar hasil analisis

dari perencanaan outdoor wireless ini benar-benar nyata sesuai dengan keadaan pada area

yang akan dibangun jaringan wireless.

2. Perlu dilakukannya peninjauan kapasitas akses jaringan outdoor wireless pada pengguna

jaringan agar dapat diketahui kualitas akses jaringan yang telah dirancang dapat memenuhi

kebutuhan akses internet.

Daftar Pustaka

[1] Budi Catur. 2014. “Analisa Performasi dan Coverage Wireless Local Area Network

802.11B/G/N Pada Pemodelan Sistem E-Learning”.Paper. Institut Teknologi Bandung.

[2] Eko Wisnu. 2014. “Pengaruh Multipath Fading terhadap Performasi Pada Downlink

Jaringan CDMA 2000 1X EV_DO Revision A”. Paper. Universitas Brawijaya.

[3] Korinta Agita. 2013. “Analisis Perhitungan Fersnel Zone Wireless Local Area Network

(WLAN) denganMenggunakan Simulator Radio Mobile”.Paper. Universitas Sumatera

Utara.

[4] Manurung Fenni. 2014. “Analisis Link Budget Untuk Koneksi Radio Wireless Local Area

Networ (WLAN) 802.11b Dengan Menggunakan Simulasi Radio Mobile (Studi Kasus Pada

Jalan Kartini Siantar – Ambarisan)”. Paper. Universitas Sumatera Utara.

[5] Sujarit Indra. 2007. “Analisis sistem Jaringan Wifi dengan Jaringan GSM Indoor Pada

Lantai Basement Balai Sidang Jakarta Convension Centre”. Paper. Universitas Trisakti.


ISSN (e): 2540-9123

ISSN (p): 2502-1982

93

[6] Teddy Muhammad. 2009. “Rancang Bangun Antenna Eksternal Payung Bolik 2,4 GHz

Untuk Komunikasi Wireless LAN”. Jurnal Publikasi. Universitas Sumatera Utara Medan.

[7] Team Radio Mobile.Juni 2015. Tampilan antar muka software Radio Mobile. diakses pada

di http://radiomobile.pe1mew.nl/.

pengukuran coverage outdoor wireless lan dengan metode

Documents